lncRNA調控骨關節(jié)炎軟骨退變的機制共9

1、IncRNA調控骨關節(jié)炎軟骨退變的機制骨關節(jié)炎（osteoarthritis,OA是生物力學與生物因素相互影響，主要包括關節(jié)周圍的力學環(huán)境、自身激素的代謝水平、軟骨細胞的凋亡、相關細胞因子，及基質金屬蛋白酶（MMPS,引起關節(jié)生物力學紊亂而產生的病變。其病理是一種生物學重建的過程，表現為關節(jié)軟骨退行性病變和關節(jié)邊緣、軟骨下骨骨質增生，目前缺乏有效的治療手段1oOA生物化學上的特征主要是軟骨基質中的可聚蛋白聚糖含量減少，其濃度、組成比例和分子鏈出現變化，膠原纖維減少和排列發(fā)生異常，大分子物質的合成和降解增多。長鏈非編碼RNAIncRNA）是長度超過200個核昔酸的RNA分子，不能編碼蛋白質，但能

2、在RNRK平上行使功能、進行基因調控和表觀遺傳修飾，其在軟骨基質的生成和代謝、滑膜炎、軟骨細胞自噬及凋亡中具有重要的調控作用2o本文通過查閱國內外相關文獻，初步探討lncRNA調控關節(jié)軟骨退變的機制，為OA的治療和研究提供一個新的方向。1 lncRNA的生物功能與特點lncRNA是非編碼RNA勺一個亞類，長度超過200nt,具有跨物種的低保守性、組織特異性表達等特點，并非沒有具體功能3-4olncRNA基因在基因組內有不同的位置，可分為位于內含子區(qū)的lncRNA、基因間區(qū)的lncRNA、天然反義鏈lncRNA5。lncRNA除了沒有開放閱讀框外，其他結構與mRNAg似，其一級序列保守性較弱，但

3、二級、三級結構為高度保守的區(qū)域，它可以借助不同的結構來發(fā)揮各種功能，通過折疊成獨特的空間構象，并與RNADNAK及蛋白質進行生化作用，調控基因表達，對特定功能的發(fā)揮具有重要意義6olncRNA空間結構的穩(wěn)定性較低，可迅速產生調節(jié)作用，為機體提供較蛋白質而言更為靈敏的調控。人類基因組中具有編碼蛋白質功能的不到2%而高等真核生物基因組中約91%的序列，在生物體生長發(fā)育的各個階段轉錄成為非編碼RNA7-8,IncRNA在調控骨關節(jié)軟骨退變的過程中發(fā)揮的重要作用，是醫(yī)學界研究的熱點問題9o2IncRNA對關節(jié)軟骨退變的調控核內IncRNA與細胞質內IncRNA作用機制不同，因堿基互補配對，核內IncR

4、NA通過順式作用（對鄰近基因）及反式作用（遠端位點）影響蛋白質與核酸的相互作用，抑制或者促進靶基因的表達10o細胞質內IncRNA與相同染色體位點以及獨立基因座的轉錄物互補，通過堿基配后，能對其進行翻譯調控。IncRNA還能通過競爭性內源性RNA（ceRNA即miRNA®綿，發(fā)揮調控作用11。IncRNA能夠作為信號、誘餌、引導、支架，參與基因的調控，具體調控機制主要分為四個方面，其可能通過調控轉錄因子、轉錄過程、對miRN用口mRNAS行轉錄后的調控，以及對細胞核結構進行調控，完成對關節(jié)軟骨退變的調控。IncRNA通過轉錄因子進行調控：IncRNA與轉錄因子結合后，可以提高轉錄因子

5、對目標DNA片段的親和力，促進下游基因轉錄。IncRNA也可以抑制轉錄因子與DNA勺結合，導致下游基因轉錄被抑制，如IncRNAGASS（growtharrest-pecific5）和PANDApromoterofCDKN1Aantisense）可與轉錄因子直接結合，競爭性抑制轉錄因子結合DNAffi序列。lncRNA還可以抑制轉錄因子向核內穿梭，從而抑制下游？口錄過程。lncRNA對轉錄過程進行調控：lncRNA與RN課合酶n結合后，抑制RN課合酶與DNA吉合的生物功能，產生抑制轉錄的作用，如IncRNAAirn能直接干擾轉錄激活，使胰島素樣生長因子2受體（IGF2R）表達沉默。IncRNA

6、通過結合編碼基因的上游啟動子區(qū)域，干擾轉錄前起始復合體的生成，對轉錄進行抑制。IncRNA對miRN用口mRNAS行轉錄后的調控：一些IncRNA可利用細胞內的剪切作用，產生非成熟miRNA部分IncRNA是miRNA的前體或宿主120IncRNA競爭性結合miRNA由此減少miRNA與靶向mRNA吉合，此過程稱為IncRNA誘導的miRNAM默。IncRNA也能競爭性結合mRNA與特異性mRNA勺5'端結合，促進mRNA吉合翻譯因子，從而促進mRNA!譯。IncRNA與特定mRNA勺3'端特異性結合，降低mRNA急定性并促進mRN服解，抑制mRN勘能，從而達到調控軟骨退變的目

7、的13oIncRNA對細胞核結構進行調控：IncRNA可以形成染色質復合體,對組蛋白進行修飾，抑制或加強修飾過后染色質區(qū)域的轉錄活性。真核生物的細胞中DN用口組蛋白形成八聚體，在此狀態(tài)下的DNA5E法執(zhí)行轉錄功能，IncRNA在核小體的重塑過程中，影響DNA從核小體上松解，參與了轉錄的調控。在細胞分裂間期，IncRNA通過亞核結構域，也對轉錄產生影響。IncRNA調控軟骨細胞功能的機制軟骨細胞是軟骨中唯一存在的細胞，軟骨細胞分布在軟骨基質中，對軟骨的完整性及軟骨的負重功能發(fā)揮作用，其增殖、凋亡、自噬、分泌等功能對OA進程影響較大。正常情況下，軟骨細胞的凋亡與增殖有序地進行，若過度凋亡，則將破壞

8、內環(huán)境穩(wěn)態(tài)，使軟骨功能下降14。lncRNA與軟骨細胞關系密切，如1ncRNAHIT表達變化會影響軟骨細胞分化功能，lncRNAHOTAIR敲低后可抑制MMP-1MMP-3MMP-姓成，還能明顯降低軟骨細胞凋亡，其為炎性因子與軟骨破壞之間的橋梁。IncRNADnm30s影響軟骨細胞的增殖及分化，是維持軟骨細胞的新陳代謝、保證軟骨細胞分化的物質基礎。而PACERCILinc01、CILinc02在OA軟骨細胞內表達顯著異常，其參與了軟骨細胞的炎癥反應。各種炎癥因子作用于軟骨細胞，導致軟骨細胞代謝、分泌紊亂，軟骨細胞大量減少，成骨和破骨的平衡被打破。lncRNADANCRg提升白細胞介素-6(IL

9、-6)和腫瘤壞死因子-a(TNF-a)的表達。IL-6可以激活淋巴細胞，進而調節(jié)免疫功能，誘導炎癥反應，以致軟骨細胞增殖能力減退。TNF-a為巨噬細胞產生的促炎因子，與多種IL表達呈正相關，其能促進軟骨細胞釋放一氧化氮、MMPs血管性血友病因子裂解蛋白酶(ADAMTS等炎癥因子，參與OA的發(fā)展。lncRNAHOTTIP為HOXAS因遠端轉錄本的反義RNA借助彎曲及成環(huán)而接近HOXAS因簇其他位點，吸引KMT2A/MLLS合體，推動H3K4me駐HOXAS因簇中定位，使染色質活化，增進同源異形基因的表達15o整合素al是位于軟骨細胞上的跨膜受體之一，具有介導細胞內外信息傳遞的作用，也是軟骨內成骨

10、過程中的正向調節(jié)蛋白，在OA患者的關節(jié)軟骨中HOTTIP的表達上調，HoxA13的表達下調，整合素al的合成受到抑制，關節(jié)軟骨退變速度加快16o隨著OA病情的發(fā)展，含有大量的細胞內絲狀物和溶酶體樣結構的軟骨細胞漸漸取代正常軟骨細胞，軟骨細胞受損后不能繼續(xù)分泌膠原纖維，修復功能減弱，導致關節(jié)軟骨進一步退變，表面呈裂隙性磨損、糜爛、形成潰瘍，而外力作用會加重這一過程，最后因反復摩擦，軟骨表面破壞，軟骨下骨顯露17oIncRNA調控軟骨基質代謝的機制軟骨基質的代謝平衡保障了軟骨組織的正常功能，在OA的病程中，軟骨基質中的蛋白多糖含量減少，其濃度、組成比例和分子鏈也發(fā)生變化18o軟骨基質降解的直接原因

11、是MMPs聚蛋白多糖酶、基質金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)、成纖維細胞生長因子-2(FGF-2)、FGF-18FGF-8等物質的分泌出現異常19。MMPs主要由成纖維細胞、炎性細胞、上皮細胞、內皮細胞分泌，Ca2+、Zn2第輔助構成1。OA時，MMP通過自身激活及細胞因子誘導合成，OA患者滑膜里MMPS勺表達水平明顯高于正常人，如MMP-13能破壞n型膠原蛋白，參與軟骨代謝過程，其在OA時高表達20oMMPST以降解膠原蛋白、蛋白聚糖、纖連蛋白和層黏連蛋白等多種軟骨基質的組成成分，其可使關節(jié)軟骨纖維構架遭到破壞，包繞膠原纖維的分子篩濾過功能減弱，炎性因子可直接攻擊原本在細胞外基質包繞下的軟骨

12、細胞。MMP及TIMP失衡，加快了膠原纖維網的裂解，加速了軟骨的退變。lncRNA-CIR能夠加速軟骨基質的降解，使軟骨內平衡被打亂，導致OA的發(fā)生，而將lncRNA-CIR沉默后，MMP-13和ADAMTS-5勺表達明顯下調，軟骨組織中膠原蛋白和聚糖增多，基質降解酶含量降低，？p慢了軟骨退變的速度210lncRNAMSR1miRNA152的競爭性內源RNA其能抑制TMSB4勺表達，促進MMPS勺表達，加速軟骨基質的降解。lncRNA的下游信號分子，如聚蛋白多糖酶是通過Glu373-Ala374酶切位點對軟骨中蛋白聚糖進行降解，可以破壞整個蛋白聚糖分子，對軟骨的完整性及生理功能損害較大。IGF

13、-2能促進軟骨細胞的功能分化，調節(jié)軟骨基質的合成，而IGF-2的表達受到lncRNA-H19的調控，因此IncRNA可以調控IGF-2的表達，影響軟骨基質的合成，發(fā)揮對OA病理的調節(jié)作用21o一種IncRNA能從多個方面調控軟骨退變，如H19衍生出的miRNA-675能夠促進HIF-1a表達，使其在有氧環(huán)境中的降解減少，其不僅能減少軟骨基質的破壞，還能促進軟骨細胞分泌軟骨基質，同時起到保護軟骨基質和調節(jié)軟骨細胞的雙重作用。lncRNA可直接與mRNA特異性結合，促進mRNA用譯或者降解，由此影響下游信號分子，改變軟骨細胞外基質破壞和軟骨組織壞死的進程，起到調控關節(jié)軟骨退變的作用22。lncRN

14、A調控軟骨下骨的作用機制正常軟骨下骨包括關節(jié)軟骨的鈣化層及骨皮質層，其能吸收部分應力、緩沖震蕩、保持關節(jié)形態(tài)，還可向軟骨輸送營養(yǎng)物質、清除軟骨的代謝產物。軟骨下骨和軟骨的聯(lián)系極為緊密，兩者形成了一個動態(tài)承重結構，關節(jié)承受的應力絕大部分通過軟骨下骨緩沖，軟骨下骨和軟骨任何一方發(fā)生病變，都能影響對方的功能23o在OA早期，軟骨下骨的結構重塑加快軟骨損傷，而軟骨下骨硬化則會加重軟骨退變。軟骨下骨的成骨細胞能分泌細胞因子，刺激軟骨細胞朝著肥大細胞的方向分化，肥大細胞可釋放MMPs加速OA進程。lncRNADANCR位于人的第4號染色體上，在關節(jié)軟骨損傷修復中發(fā)揮重要的調控作用，其可以競爭性結合CTNN

15、B供調控下游miR-2149。miR-214是調控成骨轉化因子，OA時，在軟骨下骨中異常表達，miR-214可以通過調控成骨細胞及破骨細胞活性而參與軟骨下骨的骨重塑過程24oWnt信號通路在軟骨生成、調節(jié)軟骨細胞表型以及維持基質的完整性方面有重要作用，可以延長軟骨細胞生命周期且抑制其分化為肥大細胞250lncRNADANCR旨調控Wnt通路，軟骨細胞中Wnt通路活性改變后，會對軟骨下骨生長板中破骨細胞的活性產生影響，導致軟骨下骨硬化、關節(jié)邊緣骨贅形成26oTGF-B是誘導間充質干細胞聚集到骨吸收位點的耦合因子，異常TGF-B信號通路能誘導軟骨下骨形成骨島，抑制TGF-B信號傳導可以延緩軟骨下骨

16、的病理進展，在TGF-B異常表達的情況下，軟骨下骨異常骨重塑。軟骨下骨中骨細胞及骨祖細胞數目與活性TGF-B呈正相關27olncRNA-AV310809能夠調控Wnt2/B-catenin信號通路，促進TGF-B誘導的腹膜間皮細胞上皮間質轉分化過程，故存在lncRNA通過Wnt2/B-catenin信號通路lncRNA調控軟骨下骨的可能性28。lncRNA調控滑膜細胞的機制關節(jié)內滑膜組織被視為干細胞儲存器，關節(jié)軟骨發(fā)生損傷時，關節(jié)內滑膜組織可移行到缺損處，與其他局部細胞一起完成組織修復，滑膜間充質干細胞在這過程中發(fā)揮關鍵性作用29olncRNADANCRh游啟動子存在NF-kB以及P-STAT

17、3的轉錄結合位點，與CTNNBmRNA勺表達聯(lián)系密切，而CTNNBmRNAS接編碼B-catenin,DANCR可能為滑膜間充質干細胞向軟骨細胞增殖和分化的關鍵調控位點30oWnt/B-catenin信號通路為經典的Wnt信號通路，Wnt是啟動蛋白，而B-catenin為該信號通路的樞紐，其在OA時出現上調，Wnt/B-catenin被激活后，能促進OA的發(fā)展1。DANC麻滑膜間充質干細胞向軟骨細胞增殖分化的過程中，借助Wnt/B-catenin信號通路可加強軟骨細胞的增殖與分化，DANC充當此過程中的始動環(huán)節(jié)，通過miRNA±到調才S目的31。在OA早期，滑膜內的血管廣泛增生，導致大量血管內炎癥介質滲出，在細胞因子作用下，產生滑膜炎，隨后出現滑膜細胞增生的病理變化，積液OA滑膜滲出常常伴隨出現，最終滑膜增厚且纖維化，致使軟骨退變。在細胞內，前列腺基因表達印跡（PCGEM1的表達明顯增多，抑制miR-770的表達水平，減少了滑膜細胞的凋亡、自噬，以及促進滑膜細胞增殖，IncRNA中的PCGEM可以通過抑制miRNA的表達水平，從而調控滑膜細胞，影響關節(jié)軟骨的退變。3展望目前，OA的治療是通過改善關節(jié)內炎癥、矯正不科學力線等達到緩解臨床癥狀的目的，